Estrutura dos nanofios de diamante e diversas configurações de seu enrolamento, para formar os músculos artificiais.
[Imagem: Zhan et al. - 10.1038/s41467-020-15807-7]
Nanofios de diamante
O professor Haifei Zhan, da Universidade de Tecnologia de Queensland, na Austrália, teve uma ideia no mínimo inusitada: armazenar energia em "elásticos" de diamante.Você certamente já brincou com pequenos aviões e helicópteros que têm um elástico estendido a partir de sua hélice: você dá corda nele girando a hélice, que faz com que o elástico vá se enrolando e armazenando energia - assim que você solta a hélice, o elástico libera sua energia, fazendo a hélice girar e o brinquedo voar.
O princípio é o mesmo, com a diferença que, em vez de um elástico de borracha, Zhan projetou fitas de carbono com uma estrutura cristalina similar à do diamante: ele as chama de nanofibras de diamante.
"De forma semelhante a uma mola comprimida ou a um brinquedo de corda para crianças, a energia pode ser liberada à medida que o aglomerado torcido de fios se desenrola. Se você puder criar um sistema para controlar a energia fornecida pelo pacote de nanofios, isto seria uma solução de armazenamento de energia mais segura e mais estável para muitas aplicações, disse Zhan.
[Imagem: 10.1038/s41467-020-15807-7]
Músculo de diamante
Os aglomerados de nanofios de diamante apresentaram uma densidade de energia - quanta energia o material armazena em relação à sua massa - de 1,76 MJ por quilograma, o que é de 4 a 5 vezes mais do que uma mola de aço convencional e até 3 vezes mais do que uma bateria de íons de lítio."Feixes de nanofios de carbono podem ser transformados em músculos artificiais baseados em fios de torção que respondem a excitações elétricas, químicas ou fotônicas. Ao contrário do armazenamento químico, como as baterias de íons de lítio, que usam reações eletroquímicas para armazenar e liberar energia, um sistema de energia mecânica por si só apresentaria comparativamente riscos muito menores," disse Zhan.
Isto torna a nova estrutura de carbono uma fonte de alimentação em potencial em microescala para qualquer coisa, desde sistemas biomédicos implantados para monitorar funções cardíacas e cerebrais, até pequenos robôs e eletrônicos, afirma o pesquisador.
"Os aglomerados de nanofios podem ser usados em linhas de transmissão de energia de última geração, eletrônica aeroespacial, baterias, têxteis inteligentes e compósitos estruturais, como materiais de construção," finalizou Zhan.
Bibliografia
Artigo: High density mechanical energy storage with carbon nanothread bundleAutores: Haifei Zhan, Gang Zhang, John M. Bell, Vincent B. C. Tan, Yuantong Gu
Revista: Nature Communications
Vol.: 11, Article number: 1905
DOI: 10.1038/s41467-020-15807-7
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